Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗРАСТНО-ПОЛОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ ДЕТЕЙ К УЧЕБНЫМ НАГРУЗКАМ

Карпенко Ю.Д.
Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт экологии природопользования» Министерства природных ресурсов и экологии Чувашской Республики, Чебоксары, e-mail: ecology21@list.ru С использованием методов кардиоинтервалографии осуществлена оценка функционального состояния отделов вегетативной нервной системы у школьников, обучающихся по разным учебным программам. Проведенные исследования установили выраженные различия в механизмах адаптации между детьми, обучающимися по экспериментальной и стандартной учебным программам.
учебная нагрузка
кардиорегуляция
адаптация

В последние годы в возрастной физиологии увеличилось число исследований, посвященных изучению закономерностей адаптации детского организма к условиям окружающей среды [2, 3, 4, 5]. Данное направление исследований, прежде всего, связано с использованием интегральных критериев реакции организма на изменение факторов окружающей среды [2]. В частности, в качестве таковых в современных исследованиях широко используются показатели анализа вариабельности сердечного ритма [5]. В связи с распространением инновационных педагогических технологий, связанных с повышением уровня учебной нагрузки, изучение адаптации детей к современной школьной среде является актуальной проблемой как в теоретическом, так и в практическом аспектах.

Цель исследования состояла в сравнительной оценке возрастных особенностей функционального состояния систем кардиорегуляции у детей, обучающихся по разным учебным программам.

Материалы и методы исследования

В течение 5 лет были исследованы учащиеся общеобразовательной средней школы №16 г. Новочебоксарска в количестве 148 человек, в том числе 70 мальчиков и 78 девочек. Все обследованные дети, согласно результатам медицинского осмотра, относятся к первой и второй группам
здоровья.

Обследуемый контингент детей в процессе исследования был разделен по уровню учебной нагрузки на две группы: учащиеся контрольной группы (К группа), обучающиеся по стандартной программе, и учащиеся экспериментальной группы (Э группа), обучающиеся по усложненной учебной программе. Все дети обучались в первую смену.

В целях изучения динамических рядов кардиоинтервалов и определения функционального состояния механизмов кардиорегуляции нами проводилась запись электрокардиограммы во II стандартном отведении в положении лежа после 10-минутного отдыха со скоростью 25 мм/с на кардиографе «ЭК1Т-03М2».

В нашей работе использовались следующие показатели вариабельности сердечного ритма: Мср, с (среднее значение R-R-интервала, характеризующего уровень функционирования системы кровообращения); ∆Х, с (вариационный размах, указывает степень влияния парасимпатического отдела вегетативной нервной системы на кардиоритм); АМо, % (амплитуда моды, условный показатель активности симпатического звена регуляции); ИН, усл. ед. (индекс напряжения регуляторных систем, указывает на степень напряжения регуляторных систем); VLF, мс2 (мощность в диапазоне очень низких частот (0,003-0,04 Гц), отражает уровень активности симпатического звена вегетативной регуляции (преимущественно надсегментарных отделов); LF, мс2 (мощность в диапазоне низких частот (0,04-0,15 Гц), отражает уровень активности вазомоторного центра), HF, мс2 (мощность в диапазоне высоких частот (0,15-0,4 Гц), отражает уровень активности парасимпатического звена вегетативной регуляции; LF/HF (отношение мощности низких частот к мощности высоких, характеризующий уровень баланса между симпатической и парасимпатической отделами вегетативной нервной системы).

Статистическая обработка проводилась нами с использованием статистических пакетов профессиональной статистики «Statistica» и «Statistica Package for the Social Sciences (SPSS) 10,0 for Windows» на PC Pent MMX-166.

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ средней продолжительности R-R-интервала (Мср) выявляет тенденцию увеличения данного показателя с увеличением возраста в результате повышения тонуса парасимпатического отдела ВНС (таблица). В возрастном периоде от 14 до 15 лет наблюдается наиболее существенное увеличение продолжительности R-R-интервала у детей экспериментальной группы. Коэффициент корреляции по Спирмену (rs) между возрастом и Мср в Э группе у мальчиков составил 0,7 (p < 0,05) и у девочек - 0,65 (p < 0,05), а в К группе соответственно - 0,45 (p < 0,05) и 0,47 (p < 0,05). Выявлены достоверные различия по показателю Мср между изучаемыми группами у мальчиков в 9 лет, 11‒15 лет, а у девочек - в
10‒12 лет. Обнаружение различий показателей Мср у мальчиков сравниваемых групп после 10 лет следует рассматривать, как проявление особенностей временных различий в механизме регуляции сердечного ритма.

Возрастное изменение ΔХ и АМо отдельно не рассматриваем, т.к. эти показатели входят в формулу определения интегрального показателя функционального состояния вегетативной нервной системы -
индекса напряжения (ИН). Результаты исследования возрастной динамики ИН в течение исследуемого периода выявили определенные различия в коэффициентах корреляции ИН с возрастом - у мальчиков обеих групп: rs = -0,31 (p < 0,05), а значения парной корреляции у девочек К и Э групп составили соответственно rs = -0,03 (p > 0,05) и rs = -0,29 (p < 0,05). При этом обращает на себя внимание тот факт, что показатели ИН у девочек Э группы были выше, чем у их сверстниц К группы в 7, 8, 9, 10, 12 и 13 лет (таблица). Обнаруженное явление, по мнению Р.М. Баевского и А.П. Берсеневой [2], можно рассматривать как первый сигнал надвигающейся патологии или сигнал, указывающий на то, что внешне благополучное состояние здоровья обеспечивается напряжением адаптационно-компенсаторных механизмов.

Как известно, для оценки состояния регуляторных систем организма используется градация ИН, характеризующего функциональное состояние организма, на 4 уровня его адаптации к окружающим условиям:

1) удовлетворительная адаптация (ИН в пределах 80-160 усл. ед.);

2) напряжение механизмов адаптации (ИН в пределах 160-200 и 80-30 усл. ед.);

3) неудовлетворительная адаптация (ИН в пределах 200-900 и 30-10 усл. ед.);

4) срыв адаптации (ИН более 900 и менее 10 усл. ед.) [1].

Исходя из этого, нами изучена возрастная динамика изменения показателя ИН в зависимости от уровня учебной нагрузки. Анализ динамики адаптации исследуемых детей к разным уровням учебной нагрузки в начальный период школьного обучения позволил обнаружить у обследуемых ряд особенностей, что послужило основанием для условного разделения их по уровням адаптации согласно вышеприведенной градации ИН. Так, в 7 лет, т.е. в начале обучения в школе удовлетворительная адаптация наблюдается в Э группе у 49,6 % детей, а в К группе - 55,5 %. Это указывает на то, что доля детей с удовлетворительной адаптацией в 7 лет выше в К группе. В этот же школьный период доля детей с напряжением механизмов адаптации в Э группе составила 39,3 %, а в К группе - 34 %. Доля детей с неудовлетворительной адаптацией в 7 лет ИН в Э и К группах была практически на одном уровне (соответственно 11,1 и 10,5 %).

Возрастная динамика показателей вариабельности сердечного ритма у детей 7‒15 лет,
обучающихся по экспериментальной и стандартной учебным программам

Возраст, годы

Пол

Э группа

К группа

Мср, с

ИН, усл. ед.

Мср, с

ИН, усл. ед.

7

м

0,69 ± 0,02

88,0 ± 18,3

0,67 ± 0,04

117,0 ± 19,7

д

0,66 ± 0,02

120,9 ± 15,2

0,66 ± 0,04

90,2 ± 27,2

8

м

0,64 ± 0,03

166,5 ± 29,5

0,63 ± 0,02

210,7 ± 67,5

д

0,69 ± 0,03^

208,,9 ± 49,4

0,74 ± 0,04^

67,6 ± 16,7^

9

м

0,66 ± 0,04

134,9 ± 31,3

0,75 ± 0,05

167,6 ± 33,1

д

0,65 ± 0,02

140,5 ± 28,3

0,65 ± 0,04^

175,4 ± 37,0

10

м

0,74 ± 0,02

85,9 ± 18,3

0,73 ± 0,05

134,6 ± 30,3

д

0,70 ± 0,02^

143,8 ± 29,3

0,77 ± 0,03#

75,8 ± 15,8

11

м

0,74 ± 0,02

108,1 ± 17,3

0,70 ± 0,03#

175,2 ± 46,9

д

0,70 ± 0,02^

183,1 ± 29,5^

0,75 ± 0,05^#

196,5 ± 34,0

12

м

0,69 ± 0,03

170,5 ± 51,8

0,76 ± 0,03#

138,6 ± 41,3

д

0,66 ± 0,03

240,0 ± 63,3

0,73 ± 0,03#

95,7 ± 12,2

14

м

0,87 ± 0,03

55,7 ± 8,7

0,82 ± 0,05#

83,5 ± 14,7

д

0,79 ± 0,04^

116,3 ± 31,6

0,77 ± 0,02

139,3 ± 29,4

15

м

0,85 ± 0,03

63,4 ± 9,9

0,66 ± 0,04#

183,4 ± 42,5

д

0,74 ± 0,03^

105,8 ± 20,5^

0,71 ± 0,03

106,5 ± 37,0#

Примечание: ^ - достоверность различий (р < 0,05) между показателями у мальчиков и девочек одной группы; # - достоверность различий между показателями ВСР у детей одного пола, обучающихся по разным учебным программам.

Изучение изменения с возрастом исходного уровня адаптации детей по динамике ИН выявило разнонаправленные индивидуальные изменения - от сохранения первоначальных параметров адаптации до сдвигов в сторону тех или иных уровней адаптации. Это свидетельствует о лабильности механизмов формирования адаптации к школьной среде. Однако статистический анализ позволяет отметить, что достигнутый уровень адаптации в 7 лет имеет корреляционную связь с последующими возрастными уровнями адаптации в обеих исследуемых группах. Так, такая закономерность по показателям ИН выявлена в 8 лет (rs = 0,74, р < 0,05), в 9 лет (rs = 0,75, р < 0,05), в 10 лет (rs = 0,58, р < 0,05), в 11 лет (rs = 0,50, р < 0,05), в 14 лет (rs = 0,36, р < 0,05). Все это свидетельствует о том, что функциональное состояние организма детей в начальный период адаптации к школе является выраженным предиктором функционального состояния последующих периодов онтогенеза.

Изучение спектральных характеристик сердечного ритма у школьников позволяет отметить, что показатель VLF, отражающий, по мнению ряда исследователей, активность надсегментарного уровня ВНС [5], имел тенденцию к увеличению с возрастом. Достоверные половые различия и различия между Э и К группами по данному показателю в течение всего исследуемого периода не наблюдались. При анализе возрастных особенностей параметра LF, характеризующего уровень активности вазомоторного центра, мы обнаружили волнообразное его изменение с возрастом. Наблюдаемое волнообразное изменение LF в возрасте от 7 до 15 лет, вероятно, демонстрировало регуляторные сдвиги, имевшие адаптационный характер. Подобное волнообразное изменение LF наблюдали и другие исследователи [3]. Параметр HF, характеризующий парасимпатические влияния, с возрастом увеличивался. При общей тенденции увеличения HF c возрастом обнаружены низкие значения его в 8 лет и высокие значения в 10 лет. Достоверных половых различий и различий между исследуемыми группами не обнаружено. Анализ возрастных особенностей соотношения LF/HF, характеризующего вагусно-симпатический баланс [5], выявил волнообразное изменение этого показателя. Половые различия по данному параметру были отмечены в К группе в 7, 9, 13 лет, а в Э группе - в 9, 11, 14, 15 лет. Следует отметить, что по соотношению LF/HF достоверные различия между детьми, обучающимися по стандартной и экспериментальной учебным программам, наблюдаются у мальчиков в 7, 11, 13 и 15 лет, а у девочек - в 7 лет. При этом также было показано предикторное значение LF и HF. Так, результаты корреляционного анализа позволили установить, что параметр HF в 7 лет коррелировал со значениями данного показателя в 9 лет (rs = 0,46, р < 0,05), в 10 лет (rs = 0,46, р < 0,05), в 11 лет (rs = 0,68, р < 0,05) и в 12 лет (rs = 0,68, р < 0,05), а в более старшем возрастном периоде эти связи не обнаружены.

Заключение

Проведенные исследования установили выраженные различия в особенностях адаптации между детьми, обучающимися по экспериментальной и стандартной учебным программам, по показателям Мср, ИН, LF, HF и LF/HF. Результаты исследования позволяют считать, что у детей экспериментальной группы, по сравнению с детьми контрольной группы, в 7‒13 лет выявлен большой удельный вес учащихся с напряжением механизмов адаптации. Эти особенности изменения показателей сердечно-сосудистой системы детского организма экспериментальной группы отражают функциональную незрелость механизмов ее регуляции со стороны вегетативной нервной системы в данном возрастном периоде. У детей исследованных групп в 14‒15 лет эти различия не обнаруживаются, что можно рассматривать как проявление созревания системы вегетативной регуляции, которое находит свое отражение в перестройке показателей вариабельности сердечного ритма и в выравнивании уровней функционирования механизмов кардиорегуляции у детей с различным уровнем учебной нагрузки.

Список литературы

  1. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ сердечного ритма при стрессах. - М.: Наука, 1984. - 225 с.
  2. Баевский Р.М., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. - М.: Медицина, 1997. - 236 с.
  3. Галлеев А.Р., Игишева Л.Н., Казин Э.М. Вариабельность сердечного ритма у здоровых детей в возрасте 6‒16 лет // Физиология человека. - 2002. - Т. 28, №4. - С. 54.
  4. Крысюк О.Н. Срочная адаптация миокарда и автономной нервной регуляции сердечного ритма к работе на компьютере у детей 1‒11 лет // Физиология человека. - 2007. - Т. 33, №5. - С. 74-81.
  5. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения. - Иваново: Иван. Гос. Мед. Академия, 2002. - 290 с.

Рецензенты:

Дмитриев Алексей Димитриевич, д.б.н., профессор, заслуженный деятель науки Чувашской республики, зав. кафедрой, Чебоксарский кооперативный институт (филиал) Российского университета кооперации ЦС РФ;

Воронов Леонид Николаевич, д.б.н., профессор кафедры биологии и методики преподавания Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева.


Библиографическая ссылка

Карпенко Ю.Д. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗРАСТНО-ПОЛОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ ДЕТЕЙ К УЧЕБНЫМ НАГРУЗКАМ // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 2. – С. 73-77;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=18541 (дата обращения: 27.11.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074